(57)【要約】【課題】本発明は、正／負のポアソン比を有する構造体に関する。【解決手段】本発明の正／負のポアソン比を有する構造体は、複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブにおいて、一部のカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列されて、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列されていて、該第一方向に沿って配列されたカーボンナノチューブ及び第二方向に沿って配列されたカーボンナノチューブが、積層して配置され、前記第一方向及び第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉している。【選択図】図１
2010254570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカーボンナノチューブを含む正／負のポアソン比を有する構造体であって、
前記複数のカーボンナノチューブにおいて、一部のカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列され、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列され、
該第一方向に沿って配列されたカーボンナノチューブ及び第二方向に沿って配列されたカーボンナノチューブが、積層されて配置され、
前記第一方向及び第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉していることを特徴とする正／負のポアソン比を有する構造体。
【請求項２】
複数のカーボンナノチューブを含む正／負のポアソン比を有する構造体であって、
前記複数のカーボンナノチューブにおいて、一部のカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列され、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列され、
該第一方向に沿って配列されたカーボンナノチューブ及び第二方向に沿って配列されたカーボンナノチューブが、積層されて配置され、
前記第一方向及び第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉し、
前記第一方向又は第二方向に沿って、前記正／負のポアソン比を有する構造体を圧縮する又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、負のポアソン比を有し、
前記第一方向及び第二方向と０°〜４５度の角度で交叉する方向に沿って、前記正／負のポアソン比を有する構造体を圧縮する又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、正のポアソン比を有することを特徴とする正／負のポアソン比を有する構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正／負のポアソン比を有する構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポアソン比（Ｐｏｉｓｓｏｎ’ｓ  Ｒａｔｉｏ）は、弾性限界内で、例えば引張りを加えた時に荷重方向の伸び（ひずみ％）、と荷重に直角方向の寸法の縮み（ひずみ％）の比をいう。ポアソン比＝−横ひずみ（％）／  縦ひずみ（％）である。体積が変化しない場合（液体のような場合）ポアソン比が０．５となる。通常の固体は体積が変化するので、（体積弾性率）ポアソン比が０．３位の材料が多い。弾性論において、一様な立方体を考えた場合、ポアソン比σの取り得る範囲は、
−１≦σ≦１／２
となる。下限の−１は形が一定（縦ひずみ＝横ひずみ：つまり荷重方向に直角な方向にも伸びが生じ，立方体の形状が保たれるような変化を表す）の要請による、また上限の１／２は上述のように体積一定という要請によるものである。このように理想的な条件ではポアソン比は負の値を取り得るが、実際の物質で負の値を示すものはごく稀にしか存在しない。負のポアソン比を示す数少ない例としてクリストバライト（ＳｉＯ２からなる結晶）がある。また、ハニカム型の特殊な構造や、泡構造というような複合的な人工構造には負のポアソン比を示すものがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の材料は、正又は負のポアソン比を有するのみであり、正のポアソン比も負のポアソン比も有する材料は現在までに報告されていないという課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
従って、前記課題を解決するために、本発明は正のポアソン比も負のポアソン比も持っている正／負のポアソン比を有する構造体を提供する。
【０００６】
本発明の正／負のポアソン比を有する構造体は、複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブにおいて、一部のカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列されているが、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列されていり、該第一方向に沿って配列されたカーボンナノチューブ及び第二方向に沿って配列されたカーボンナノチューブが、積層されて配置し、前記第一方向及び第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉している。
【０００７】
本発明の正／負のポアソン比を有する構造体は、複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブにおいて、一部のカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列され、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列され、該第一方向に沿って配列されたカーボンナノチューブ及び第二方向に沿って配列されたカーボンナノチューブが、積層されて配置される。前記第一方向及び第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉し、前記第一方向又は第二方向に沿って、前記正／負のポアソン比を有する構造体を圧縮又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、負のポアソン比を有し、前記第一方向及び第二方向と０°〜４５度の角度で交叉する方向に沿って、前記正／負のポアソン比を有する構造体を圧縮又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、正のポアソン比を有することを特徴とする正／負のポアソン比を有する。
【発明の効果】
【０００８】
従来の技術と比べて、本発明の正／負のポアソン比を有する構造体は、垂直する第一、第二方向に配列されている複数のカーボンナノチューブを含んでいるので、該正／負のポアソン比を有する構造体を、第一方向又は第二方向に沿って圧縮、又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、負のポアソン比を有し、前記第一方向及び第二方向に対して約４５度の角度の方向に沿って圧縮、又は伸ばす場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体は、正のポアソン比を有する。従って、前記正／負のポアソン比を有する構造体の応用が広がる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明実施例１の正／負のポアソン比を有する構造体の構造を示す図である。
【図２】ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】図２中のカーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図４】図１に示す正／負のポアソン比を有する構造体の走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】図１に示す正／負のポアソン比を有する構造体のポアソン比の値と、伸び歪みとの間の関係を示す図である。
【図６】本発明のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤねじれ状カーボンナノチューブワイヤである。
【図８】本発明実施例４の正／負のポアソン比を有する構造体の構造を示す図である。
【図９】図８に示す正／負のポアソン比を有する構造体の断面図である。
【図１０】図８に示す正／負のポアソン比を有する構造体のポアソン比の値と、伸び歪みとの間の関係を示す図である。
【図１１】図２中のカーボンナノチューブフィルムを引き出す見取り図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１１】
（実施例１）
図１を参照すると、本実施例は、正／負のポアソン比を有する構造体１０を提供する。前記正／負のポアソン比を有する構造体１０は、カーボンナノチューブ構造体１２を備える。前記カーボンナノチューブ構造体１２は、複数のカーボンナノチューブのみからなり、且つ、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分散されている。前記カーボンナノチューブ構造体１２において、一部のカーボンナノチューブが、第一方向Ｘに沿って配列されていて、他の一部のカーボンナノチューブが第二方向Ｙに沿って配列されている。ここで、カーボンナノチューブが、第一方向Ｘに沿って配列されていること、または第二方向Ｙに沿って配列されていることは、前記カーボンナノチューブの長軸方向が、前記第一方向Ｘ又は第二方向Ｙとほぼ同じであることを意味する。前記第一方向Ｘは、前記第二方向Ｙと、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉することができるが、６０°〜９０°の角度で交叉することが好ましい。前記第一方向Ｘは、前記第二方向Ｙと、６０°又は９０°の角度で交叉することがより好ましい。前記交叉角度が０°より大きい場合、前記カーボンナノチューブ構造体１２に均一的に分散された複数の微孔が形成されている。
【００１２】
前記カーボンナノチューブ構造体１２は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体１２を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体１２を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体１２の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体１２を懸架させることができることを意味する。
【００１３】
前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００１４】
本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は、二枚以上のカーボンナノチューブフィルムを積層させて成る。この場合、第一カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列され、第二カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列されている。ここで、前記第一方向と第二方向とは、９０°で交叉している。
【００１５】
図２を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）１４３ａである。前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献１を参照）から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている（図１１を参照）。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。また、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの表面に平行に配列されている。図２及び図３を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの厚さは０．０１μｍ〜１００μｍに設けられる。
【００１６】
本実施例において、前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであり、その長さが１００μｍ〜１ｍｍである。前記カーボンナノチューブフィルムの面積が４ｃｍ２である。
【００１７】
図４を参照すると、本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は、積層された複数の前記ドローンカーボンナノチューブフィルムを含む。この場合、隣接する前記ドローンカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。前記積層された複数の前記ドローンカーボンナノチューブフィルムに、一部のドローンカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが第一方向に沿って配列され、他の一部のドローンカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが第二方向に沿って配列されている。本実施例において、前記第一方向と第二方向とは、９０°で交叉し、前記カーボンナノチューブ構造体１２におけるカーボンナノチューブフィルムの枚数が１００枚である。前記カーボンナノチューブ構造体１２に、カーボンナノチューブが垂直に配列されて、方形格子を有する網状構造が形成される。
【００１８】
前記第一方向と第二方向に配列された複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ構造体１２を含む前記正／負のポアソン比を有する構造体１０は、正のポアソン比も負のポアソン比も有する。
【００１９】
前記正／負のポアソン比を有する構造体１０を、前記第一方向または第二方向に沿って伸ばす場合、該正／負のポアソン比を有する構造体１０は、前記第一方向または第二方向と垂直方向に沿って膨張する傾向がある。即ち、外力で伸ばす方向は、該ポアソン比材料体１０自体の膨張する方向に本質的に垂直である。反対に、前記正／負のポアソン比を有する構造体１０が、前記第一方向または第二方向に沿って圧縮される場合、該正／負のポアソン比を有する構造体１０が前記第一方向または第二方向と垂直方向に沿って収縮する傾向がある。即ち、外力で圧縮される方向は、該ポアソン比材料体１０自体の収縮する方向に本質的に垂直である。従って、前記第一方向または第二方向に沿って圧縮、又は伸ばされる場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体１０は、負のポアソン比を有する。例えば、該前記正／負のポアソン比を有する構造体１０のポアソン比の値が、−０．５２である。
【００２０】
ここで、前記第一方向及び第二方向に対して約４５度の角度の方向を、第三方向と定義する。前記正／負のポアソン比を有する構造体１０が、前記第三方向に沿って伸ばされる場合、該正／負のポアソン比を有する構造体１０が該第三方向と垂直方向に沿って収縮する傾向がある。即ち、外力で伸ばされる方向は、該ポアソン比材料体１０自体の収縮する方向に本質的に垂直である。反対に、前記正／負のポアソン比を有する構造体１０が、前記第三方向に沿って圧縮される場合、該正／負のポアソン比を有する構造体１０が該第三方向と垂直方向に沿って膨張する傾向がある。即ち、外力で圧縮される方向は、該ポアソン比材料体１０自体の膨張する方向に本質的に垂直である。従って、前記第三方向に沿って圧縮、又は伸ばされる場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体１０は、正のポアソン比を有する。例えば、該正／負のポアソン比を有する構造体１０のポアソン比の値が、３．５である。
【００２１】
図５を参照すると、前記正／負のポアソン比を有する構造体１０のポアソン比の値と、伸び歪みとの間の関係を示す図である。前記正／負のポアソン比を有する構造体１０が、前記第三方向に沿って伸ばされた後で、その伸び歪みが５％になる場合、そのポアソン比の値が２．２５である。前記正／負のポアソン比を有する構造体１０が、前記第三方向に沿って伸ばされた後で、その伸び歪みが２０％になる場合、そのポアソン比の値が３．２５である。
【００２２】
一つの例として、本実施例のカーボンナノチューブ構造体１２の製造方法は次のステップを含む。
【００２３】
第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施形態において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直するように生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。
【００２４】
本実施形態において、前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。
【００２５】
本実施形態から提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもいい。
【００２６】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き出す。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００２７】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメントが端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記カーボンナノチューブフィルムの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。
【００２８】
第三ステップでは、一つの支持体（図示せず）に、少なくとも二枚のカーボンナノチューブフィルムを積層させる。更に、該少なくとも二枚のカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブを互いに垂直させる。前記支持体は、基板又はフレーム構造であることができる。
【００２９】
前記カーボンナノチューブアレイにおけるカーボンナノチューブが高純度及び高い比表面積を持つので、カーボンナノチューブフィルム自体が強い接着性を有する。従って、カーボンナノチューブフィルムが、直接的に前記支持体に接着することができる。
【００３０】
該第三ステップでは、前記支持体を除去して、カーボンナノチューブ構造体１２を得ることができる。
【００３１】
前記カーボンナノチューブ構造体１２を、更に有機溶剤に浸漬させることにより、その強靭性及び機械強度を高めることができる。前記有機溶剤は、揮発性有機溶剤である。
【００３２】
（実施例２）
本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は、積層された少なくとも二つのプレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）からなる。前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。図６を参照すると、単一のプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおいて、カーボンナノチューブは同じ方向に沿って配列され、又は、該プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムが二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。積層され、隣接する二つのプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長軸方向は、互いに垂直に配置されている。
【００３３】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３４】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する（即ち、角度αは０°である）。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。
【００３５】
本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は第一領域及び第二領域に分割される。ここで、前記カーボンナノチューブ構造体１２において、第一領域における複数のカーボンナノチューブが、第一方向Ｘに沿って配列されているが、第二領域におけるカーボンナノチューブが第二方向Ｙに沿って配列されている。前記第一方向Ｘは、第一領域におけるカーボンナノチューブの長軸に平行な方向と定義され、前記第二方向Ｙは、第二領域におけるカーボンナノチューブの長軸に平行な方向と定義されている。前記第一方向Ｘ及び前記第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉しているが、６０°〜９０°の角度で交叉していることが好ましい。前記第一方向Ｘは、前記第二方向Ｙと、６０°又は９０°の角度で交叉することがより好ましい。
【００３６】
（実施例３）
本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は、複数のカーボンナノチューブワイヤからなる。前記複数のカーボンナノチューブワイヤの一部は第一方向Ｘに沿って配列されているが、前記複数のカーボンナノチューブワイヤの他の一部は第二方向Ｙに沿って配列されている。前記第一方向Ｘに沿って配列された複数のカーボンナノチューブワイヤは、前記第二方向Ｙに沿って配列された複数のカーボンナノチューブワイヤと、織り合わせられ又は交叉するように配列されている。前記第一方向Ｘ及び前記第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉しているが、６０°〜９０°の角度で交叉していることが好ましい。前記第一方向Ｘは、前記第二方向Ｙと、６０°又は９０°の角度で交叉することがより好ましい。
【００３７】
図７を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであり、５×１０−５Ｊ／ｃｍ２・Ｋであることが好ましい。
【００３８】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の二種がある。第一種では、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。
【００３９】
本実施例において、前記カーボンナノチューブ構造体１２は、複数のカーボンナノチューブワイヤ及び少なくとも１つのドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなることができる。前記少なくとも１つのドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは第一方向Ｘに沿って配列されて、前記複数のカーボンナノチューブワイヤの少なくとも一部におけるカーボンナノチューブは第二方向Ｙに沿って配列されている。前記第一方向及び前記第二方向は、０°〜９０°（０°を含まず）の角度で交叉しているが、６０°〜９０°の角度で交叉していることが好ましい。前記第一方向Ｘは、前記第二方向Ｙと、６０°又は９０°の角度で交叉することがより好ましい。
【００４０】
（実施例４）
図８及び図９を参照すると、本実施例は、正／負のポアソン比を有する構造体２０を提供する。前記正／負のポアソン比を有する構造体２０は、カーボンナノチューブ構造体２２及び、柔軟性を有するポリマー基材２４を備える。前記基材２４は、良好な弾性及び良好な柔軟性を有する材料からなるので、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０の弾性及び柔軟性を高める。前記カーボンナノチューブ構造体２２は、前記基材２４に包まれるように配置されているが、前記基材２４は、前記カーボンナノチューブ構造体２２に浸透されることが好ましい。本実施例に係るカーボンナノチューブ構造体２２の構造は、実施例１に係るカーボンナノチューブ構造体１２と同じである。
【００４１】
前記柔軟性を有するポリマー基材２４は、例えばポリジメチルシロキサン、ポリウレタン、エポキシ樹脂、及びポリメタクリル酸（ＰＭＭＡ）の一種又は数種からなる。本実施例において、前記基材２４は、ポリジメチルシロキサンからなる。前記ポリジメチルシロキサンは、非常に高い破断点ひずみ（Ｓｔｒａｉｎ  ｔｏ  Ｆａｉｌｕｒｅ）を有し、その破断点ひずみが、１５０％であるので、前記ポリジメチルシロキサンを採用する前記正／負のポアソン比を有する構造体２０も、高い破断点ひずみを有し、その破断点ひずみが、２２％である。前記柔軟性を有するポリマー基材２４の厚さが、１００μｍ〜１０００μｍである。
【００４２】
前記第一方向と第二方向に配列された複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ構造体２２及び、柔軟性を有するポリマー基材２４、を含む前記正／負のポアソン比を有する構造体２０は、正のポアソン比も負のポアソン比も有する。
【００４３】
前記正／負のポアソン比を有する構造体２０が、前記第一方向または第二方向に沿って伸ばされる場合、該正／負のポアソン比を有する構造体２０が前記第一方向または第二方向と垂直方向に沿って膨張する傾向がある。即ち、外力で伸ばされる方向は、該ポアソン比材料体２０自体の膨張する方向に本質的に垂直である。反対に、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０が、前記第一方向または第二方向に沿って圧縮される場合、該正／負のポアソン比を有する構造体２０が前記第一方向または第二方向と垂直方向に沿って収縮する傾向がある。即ち、外力で圧縮される方向は、該ポアソン比材料体２０自体の収縮する方向に本質的に垂直である。従って、前記第一方向または第二方向に沿って圧縮、又は伸ばされる場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０は、負のポアソン比を有する。
【００４４】
前記第一方向及び第二方向に対して約４５度の角度の方向を第三方向と定義する。前記正／負のポアソン比を有する構造体２０が、前記第三方向に沿って伸ばされる場合、該正／負のポアソン比を有する構造体２０が該第三方向と垂直方向に沿って収縮する傾向がある。即ち、外力で伸ばされる方向は、該ポアソン比材料体２０自体の収縮する方向に本質的に垂直である。反対に、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０が、前記第三方向に沿って圧縮される場合、該正／負のポアソン比を有する構造体２０が該第三方向と垂直方向に沿って膨張する傾向がある。即ち、外力から圧縮される方向は、該ポアソン比材料体２０自体の膨張する方向に本質的に垂直である。従って、前記第三方向に沿って圧縮、又は伸ばされる場合、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０は、正のポアソン比を有する。
【００４５】
図１０は、前記正／負のポアソン比を有する構造体２０のポアソン比の値と、伸び歪みとの間の関係を示す図である。前記正／負のポアソン比を有する構造体２０を、前記第一方向または第二方向に沿って伸ばした後、その伸び歪みが１％になる場合、そのポアソン比の値が−０．５３である。前記正／負のポアソン比を有する構造体２０を、前記第一方向または第二方向に沿って伸ばした後、その伸び歪みが４％になる場合、そのポアソン比の値が−０．０５である。
【００４６】
前記正／負のポアソン比を有する構造体２０は、非常に高い破断点ひずみ及び良好な弾性を有する基材２４を含んでいるので、大きな歪みが必要な場合に、適用することができる。且つ前記基材２４は、カーボンナノチューブ構造体２２を露出しない保護機能を提供することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０  正／負のポアソン比を有する構造体
１２、２２  カーボンナノチューブ構造体
２４        基材
１４３ａ    カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ    カーボンナノチューブセグメント
１４５      カーボンナノチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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